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Mariem EL FEKI soutient sa thèse le 05 juillet 2011 à 10h30 - Bâtiment W1 - Amphi 3 - ECL

Titre :

Analyse et synthèse de tolérance pour la conception et le dimensionnement des systèmes mécatroniques.

Jury :

• Directeurs de thèse : Laurent Krähenbühl ; Wilfrid Marquis-Favre

• Rapporteurs : Jean François Lafay ; Roger Fotsu Ngwompo ; Xavier Roboam,

• Examinateurs : Jean Buisson ; Daniel Thomasset

Résumé :

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques et porte, plus particulièrement, sur le dimensionnement de chaînes d’actionnement et les
méthodes à mettre en oeuvre pour satisfaire le cahier des charges et réduire au mieux le temps de développement. Afin de suivre l’évolution du marché et faire face à la concurrence croissante, les concepteurs ont eu recours au cycle de conception en V et au prototypage virtuel. Pour réduire davantage la durée du processus de conception, la formulation du problème de conception sous la forme d’un problème inverse est une solution intéressante.
Dans ce contexte, le laboratoire Ampère propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de contribuer au
développement de cette méthodologie d’une part dans sa phase de vérification de l’adéquation des spécifications du cahier des charges à la structure retenue pour le modèle de conception et, d’autre part, par la prise en compte des tolérances dans le problème de conception.
Pour la phase de vérification de l’adéquation spécifications/structure, le mémoire présente
tout d’abord, l’analyse structurelle du cahier des charges qui permet de vérifier, avant toute simulation et à partir du modèle bond graph, si le problème de conception par modèle inverse est bien posé. Différents niveaux d’analyse sont supposés pour renforcer la démarche chronologique du travail de conception ou de reconception proposée par la méthodologie de dimensionnement. Ensuite, ces niveaux d’analyse sont mis à profit pour définir une procédure de vérification de l’adéquation des spécifications, définies sous forme de comportements type, au modèle de conception. En cas d’inadéquation, des recommandations pour la remise en question des spécifications ou de la structure du modèle de conception sont proposées et ce, selon le niveau d’analyse considéré. Au niveau de l’analyse numérique (le niveau d’analyse le plus bas), cette procédure peut être utilisée pour la synthèse paramétrique ou encore pour la synthèse de tolérance en cas de prise en compte des incertitudes dans le problème de conception.
Concernant cet aspect, le mémoire présente également une contribution à la représentation des incertitudes paramétriques dans le formalisme bond graph, formalisme de base de la méthodologie de dimensionnement.
Enfin, l’approche probabiliste est utilisée pour la modélisation des incertitudes dans la
démarche de dimensionnement des systèmes dynamiques par inversion des modèles bond graph : les deux cas d’inversion, entrées/sorties d’une part (pour la remontée de
spécifications), et paramètres/sorties d’autre part (pour la synthèse de tolérances
paramétriques), sont abordés. Les règles d’exploitation d’un modèle bond graph probabiliste permettant la propagation des fonctions de densité de probabilité et des grandeurs caractéristiques (espérance et variance) tout le long de la structure énergétique du système sont proposées et illustrées par un exemple.

MOTS-CLES: systèmes mécatroniques, dimensionnement, inversion de modèles dynamiques, bond graph, analyse structurelle du cahier des charges, adéquation spécifications/structure, modélisation d’incertitudes, synthèse de tolérance.